Die Klimakrise hat dazu geführt, dass sich das kapital- und ressourcenintensive Produktivitätsdenken vom Zukunftsbild der ökologisch bewusster denkenden Gesellschaft unterscheidet. Dieser Paradigmenwechsel erfordert ein Umdenken im Werkzeugbau, der aufgrund seiner Schlüsselposition in der industriellen Wertschöpfungskette ein zentraler Befähiger der nachhaltigen Entwicklung sein kann. Diese scheitert bis dato jedoch oftmals am mangelnden Verständnis der ganzheitlichen Struktur der Wertschöpfungskette sowie der unterentwickelten Informationsverfügbarkeit. Ein besonderes Potenzial liegt in der echtzeitnahen Vernetzung entlang des Werkzeuglebenszyklus. Der Einsatz von informations- und kommunikationstechnischen Systemen im Rahmen von Industrie 4.0 ermöglicht die Beherrschung der Komplexität, die sich aus der nachhaltigen Entwicklung ergibt. Die übergeordnete Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung eines organisatorischen Rahmenwerks, um die nachhaltige Entwicklung des Werkzeuglebenszyklus datengestützt zu gestalten. Das entwickelte Prozessmodell ist in fünf Gestaltungselemente strukturiert. Nachhaltigkeitsziele beschreiben die Anforderungen aller relevanten Stakeholder in einem Zielsystem. Darauf aufbauend wird im Rahmen der kontinuierlichen Lebenszyklusbewertung eine Steuerungs- und Bewertungssystematik entwickelt, die eine Ermittlung der Zielerreichung ermöglicht. Das Element Nachhaltigkeitsleistung fokussiert die gezielte Entwicklung von Leistungen zur nachhaltigen Gestaltung der Werkzeugnutzung. Dahingegen umfasst die nachhaltige Wertschöpfung Handlungsmöglichkeiten zur Umgestaltung von Prozessen, Ressourcen und Organisationsstrukturen im Werkzeugbau. Der digitale Schatten schafft die Transparenz im Werkzeuglebenszyklus und adressiert somit die unterentwickelte Informationsverfügbarkeit. Durch umfangreiche Gestaltungsempfehlungen kann das Prozessmodell für den unternehmensspezifischen Anwendungsfall ausdetailliert und in der Praxis eingesetzt werden. Die Forschungsergebnisse werden anhand der Haidlmair Group und der BMW Group validiert. Der wissenschaftliche Beitrag dieser Arbeit liegt in der Entwicklung eines ganzheitlichen Lösungsansatzes zur datengestützten Gestaltung des nachhaltigen Werkzeuglebenszyklus. Die Unternehmen der Branche Werkzeugbau sind gefordert, diesen Beitrag zu verwenden, um unter Berücksichtigung der unternehmensindividuellen Anforderungen einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung zu leisten.